[發明專利]用于增材制造重涂覆的系統和方法

在審

• 申請號: 201780088013.0
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN110382208A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 石進杰;大衛·查爾斯·小波格丹;威廉·托馬斯·卡特;克里斯托弗·海登
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B29C64/214
• 分類號: B29C64/214;B29C64/141;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

用于增材制造系統的重涂覆設備包括多個重涂覆葉片，其包括第一級和第二級。第一級包括多排多個重涂覆葉片并沿橫向維度延伸。第二級包括多個重涂覆葉片，并且構造成基本上類似于第一級多個重涂覆葉片。第二級重涂覆葉片在豎直方向上從第一級重涂覆葉片移位。

技術領域

本公開的領域大體涉及增材制造系統，并且更具體地涉及用于在增材制造過程期間重涂覆部件的系統和方法。

背景技術

至少一些增材制造系統涉及顆粒材料的堆積以制造部件。該方法可以以低成本和提高的制造效率從昂貴的材料生產復雜的部件。至少一些已知的增材制造系統，例如直接金屬激光熔化(DMLM)，選擇性激光燒結(SLS)，直接金屬激光燒結(DMLS)和激光熔融系統，使用聚焦能量源(例如激光設備或電子束發生器)、構建平臺和顆粒(例如但不限于粉末金屬)的制造部件。聚焦的能量源設備使構建平臺上的聚焦的能量源入射到顆粒材料上的區域中以及周圍的顆粒材料熔化，產生熔池。熔池在構建過程中冷卻并形成下一層的至少一部分。

在像DMLM這樣的系統中，隨著構建的進行，顆粒材料必須在稱為重涂覆的過程中鋪展在新形成的層的頂部上。部件的結構組成的均勻性取決于每個構建層的顆粒材料的均勻分布。由于許多因素，均勻地分布顆粒材料以形成下一個構建層是困難的，并且抑制了增材制造過程中的快速生產。由顆粒材料的不均勻分布導致的部件中的空隙可導致部件在使用期間被拒絕或可能發生故障。另外，構建層中過量顆粒材料的區域可能在部件上產生高點，然后接觸重涂覆設備，這可能導致使用壽命降低。

隨著重涂覆過程的比率增加，產生均勻的顆粒材料的構建層的難度增加。顆粒床內的動態效應和顆粒到顆粒的動量轉移變得更加普遍。另外，由于快速移動的重涂覆設備引起的空氣動力學效應增加了快速增材制造過程的復雜性。

發明內容

在一個方面，提供了一種用于增材制造系統的重涂覆設備。增材制造系統限定縱向維度，橫向維度和豎直維度，三個維度彼此正交。重涂覆設備包括多個重涂覆葉片，其包括第一級多個重涂覆葉片和第二級多個重涂覆葉片。第一級多個重涂覆葉片包括多排重涂覆葉片并且在橫向維度上延伸。第二級多個重涂覆葉片基本上構造成類似于第一級多個重涂覆葉片。第二級多個重涂覆葉片在豎直維度上從第一級多個重涂覆葉片移位。

在另一個方面，提供了一種增材制造系統。增材制造系統限定縱向維度，橫向維度和豎直維度，三個維度彼此正交。增材制造系統包括粉末床，至少一個能量源和重涂覆設備。粉末床構造成保持粉末用于形成部件。能量源構造成產生至少一個能量束，該能量束構造用來在粉末床中產生熔池。重涂覆設備構造成從粉末床分配用于形成部件的構建層的粉末。重涂覆設備包括多個重涂覆葉片，其包括第一級多個重涂覆葉片和第二級多個重涂覆葉片。第一級多個重涂覆葉片包括多排重涂覆葉片并沿橫向維度延伸。第二級多個重涂覆葉片基本上構造成類似于第一級多個重涂覆葉片。第二級多個重涂覆葉片在豎直維度上從第一級多個重涂覆葉片移位。

在又一方面，提供一種組裝增材制造系統的方法，所述系統包括制造重涂覆設備。增材制造系統限定縱向維度，橫向維度和豎直維度，三個維度彼此正交。該方法包括制造在橫向維度上延伸的多排涂覆葉片。該方法還包括通過將多排的多個重涂覆葉片的至少第一部分彼此聯接來制造第一級重涂覆葉片。該方法還包括通過將多排的多個重涂覆葉片的至少第二部分彼此聯接來制造第二級重涂覆葉片。該方法還包括構造第二級重涂覆葉片，使得其基本上類似于第一級重涂覆葉片。該方法包括將第一級重涂覆葉片和第二級重涂覆葉片聯接到重涂覆設備。該方法還包括定位第二級重涂覆葉片，使得第二級重涂覆葉片在豎直維度上從第一級重涂覆葉片移位。

附圖說明

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將更好地理解本公開的這些和其他特征，方面和優點，附圖中相同的字符在所有附圖中表示相同的部分，其中：

圖1是示出了示例性增材制造系統的立體示意圖；

圖2是圖1中所示的增材制造系統的示意圖；